UCL B-Pro AD组金奖：斯瓦尔巴退役工程
Decommissioning Svalbard
「 自我介绍 」
RAN.MO
UCL
Architecture Design
中国矿业大学
建筑设计
课程方向全名叫做Monumental Wastelands Project（不朽的荒原），近年来RC 1 探索的核心主要是北极问题，主要内容是以实验数据为尽头，以气候幻想为载体探索北极发生的方方面面，以及当代人对北极问题的探讨，分成四个小组来关注不同的特定的方面，我们组关注的主要是北极的物流运输及网状关系，其他组也关注人文、动植物、自然关系本身等方面。
作为这些计划之一，我们的小组—Team Logistics尝试介入利益驱动型社会与环境问题导致的气候移民间的矛盾局面。该项目试图考虑怀旧因素如何在建筑设计中优化，作为一种地方特色的表现，这是由当地的气候和文化培育的。
「 项目介绍 」
| 研究背景 |
在课程的第一、二学期，我们主要的学习内容就是构建课题本身，最终构建出来了本次课题的背景：Island of Paradox （悖论之岛）。
故事发生在一个叫斯瓦尔巴的岛上，这是一个挪威属的偏远小岛，离挪威本土很远，岛上有一个叫做朗伊尔城的城市，地处北纬78度，距离北极点只有1300千米，是全世界纬度最高的城市。
问题一：地理环境
在地貌环境上，朗伊尔城位于濒海处，另外一侧是峡谷，两边都是非常高的山，高差非常大。由于全球变暖导致城市两侧的积雪不断融化，现如今对于城市的居民来说，雪崩灾害正以逐年上升的趋势威胁着他们。处在城市边缘的建筑也因此更加危险，居住于此的居民不得不开始考虑迁移出原有的住处。
地 貌
在这个背景下，我们对城市的边缘建筑进行了分析，考虑了其在社区中起到了作用、扮演着什么样的功能；并逐年对雪崩发生的过程进行了分析，同时对未来的十年、二十、五十年、一百年雪线的降低程度及影响到的建筑进行了背景考察。
问题二：政治背景
朗伊尔城面临的第二个问题是政治问题。由于北极在政治、地理位置、生态等方面的重要性，挪威不惜一切代价想要保住对朗伊尔城及领海的主权，于是他们通过政策鼓励甚至强制把居民安置于此。双重压力使得这座城市在生态和地缘政治的重要性之间摇摆不定。
朗伊尔城背景调查
问题三：历史遗产
除了现存的环境及政治问题，我们还对这座城市的历史背景进行了研究。
时间追溯到一百多年前，最早的人们来到这里开采煤矿，探索资源，随着来到此处的人逐渐增多，小城镇也逐步扩大成了一个城市，最盛时该地曾开设八个矿井。但考虑到对环境的保护，如今已将七个矿井关闭，只保留了最后一个。挪威政府对环境及历史遗产有着严格的保护政策，为了保留当地的人文风貌和建筑遗产是不可以将年限超过50年以上的建筑进行迁移或人为摧毁的。同时由于特殊的地理位置，朗伊尔城的地缘位置不像普通的城市可以开采和进口运输，不是简单的将城市边缘的人移动到到城市中部盖一座高楼就可以解决的问题。
| 项目分析 |
之后，我们开始思考如何以建筑生的姿态缓解这座城市中存在的矛盾。在这里想到的方法就是拆解重组（Decommissioning）。这里的拆解重组是一种多元化的含义，它不仅包含物理意义上的对当地原有的房子进行拆解，更多的是对当地的特征进行分析，希望能够在拆解以后尽最大程度保留决定建筑根本身份的东西。
在这一步中我们做的第一件事情就是整理这座城市建立的时间线。从最开始煤矿的建立到初步城市形态的建立，比如公共建筑、教育医疗的产生，再到近现代的科研、研究站、大学等建筑的设立。这条时间线理出来有助于我们筛选城市中哪些建筑可以保留，哪些可以被舍弃。
拆 解
之后我们进行的是材料部分的拆卸和重组，这是一个比较浩大的工程。也可以说是Decommissioning这个词的表层含义工作。我们对当地和挪威属处于特殊地缘的建筑进行了分析，发现由于纬度和气候问题，由于北极冬夏温差大，土层的温度会变化，混凝土并不适用，因此主要使用钢等金属和木材，这些材质在极端环境下的保暖性和在冻土中的延展性上更可靠。
在这一步中，我们对很多建筑进行了资料和背景的归类然后进行了图片收集，目的是为了进行机器学习，通过写进Python来进行解构分析，主要步骤就是不断的往其中喂入原始的数据来训练机器，例如将一张图片置入告诉它这是木材，再将一张图片置入告诉它这是钢筋，一开始机器可能无法分辨，但当你喂入了成千上万张照片告诉它这是什么之后，你再放入一张图片就可以得到这张图中包含的材质。这只是个简单的例子，如果图片足够清晰，它是可以将其中包含的材质惊喜的分析出来的。我们通过构建这样的模型，喂入大量的原始数据，最后我们把当地的建筑照片喂进去，将当地的建筑进行拆散，依次进行分类以得到了我们的材料库。
室内部件和材料分析过程
除此之外我们还对建筑的钢构进行了研究，运用了类似的手法，主要考虑结构在之后能不能被用到，借助Grasshopper对它原本结构的稳定性进行初步的计算，考虑什么样的结构能够承受更大的强度，或者考虑它的延展性，进行了初步的归类，对之后的设计进行了铺垫。
重 组
重组过程中主要采用的手法就是Voxel Bashing。
在影视和游戏的创作中，大部分都是通过拆解大量原有模型碎片进行重组完成的，因为重新构建每一个碎片是很费时间的，所以一般这些商业和工程的模型会有大量的模型库把原来用过的材料和模型片段拿来重新设计然后重新编排得到一个新的模型。
我们将这个概念借用并将其变到了Voxel中。我们知道一张图像是由无数的像素点来构成的，Voxel就是一个3D化的像素，我们可以将其理解成是一个微小的正方体，依次类推可以理解为任何的三维物体都是由无数的voxel构成的。
这一步主要有两个参考。
一个是匡威的生命游戏——Game of Life，游戏中给了一个原始网格，网格中的每个黑点都代表一个细胞，空的地方代表环境，游戏规则是如果网格上的某处是孤零零的一个点或者其周围有四个以上的点，它在下一个回合就会死亡，在其周围有两到三个点的情况下这个点就可以活下来。这其实是在模拟人类的繁衍和如今的过度人口化现状。游戏玩到后面会形成一个微妙的动态平衡：有些点会被永久保存，有些点会消失。这个reference 的核心思想在于它没有对点本身进行界定，而是对周围的环境进行规定，这对于我们探索块与块之间的相互关系有着很高的参考价值。
Game of Life
除此之外还有一个游戏，不同地方在于它的后期更丰富，我们所看到的花里胡哨的所有的模型其实都只有一个原型，但通过不同的组合方式会形成不同的形态。
在经过这些研究后我们最后划定了一个规则并对我们的voxel进行了二进制编码，规则很简单：界定一个块属于材料还是空间，看它的明亮度高还是低，它是开放性的还是闭合性的，通过这些问题得到是和否的回答，是的话就是0，否的话就是1，这六个问题就可以得到六位的二进制编码，然后把二进制的编码和实体模型堆积起来，在不同的位置得到不同的块，每一个块都有着相应的属性。
| 项目构建 |
这座城市具有着非同一般的特殊性：城市边缘的建筑面临雪崩威胁，但这里的城市用地很少，有非常多的山，同时材料也很有限，所以设计要求我们只能最大程度的利用原有材料，同时最大程度利用城市用地。于是我们思考是否能将不相干的建筑放到一起去。
在调研过程中我们发现了两个符合条件建筑：教堂和餐厅。通过对教堂和餐厅的使用峰值进行了研究，发现当所有人都在用教堂的时候用餐厅的人很少，当所有人都在用餐厅时使用教堂的人就很少。所以这两个不相干的建筑可以组合到一起，组合的方法就是借用了游戏的方法，根据块周围的环境来决定这个块的颜色（即功能属性）。实际建造则是根据不同的需要改变建筑中的软性结构来满足不同的需求。
具体的步骤就是首先通过3D扫描构建建筑的三维模型，然后点阵化得到建筑的像素模型。通过这个步骤我们将现实中的建筑变成了由无数的小方块、无数的voxel构成的模型，然后对其从功能到采光的种种数据进行分析，得到了五颜六色的建筑。
做完这一步以后，我们就需要开始考虑如何将这个由块结合起来的模型变为实体建筑，我们利用映射建立了3✖3网格，将其中的结构和块进行对应构建成一个基本单元，各种各样的颜色块对应实体的单元。然后将单元组合得到实体建筑。在这一步中我们其实没有对应建筑本身像传统手法进行设计，思考其空间、功能、形态，没有用这种手法去做。而是对生成逻辑进行设计，应用这个逻辑来生成最后形态。
之后我们想要把这个方法应用到整个城市去，但这一步仅靠计算机无法完成，同时我们希望其中能保留一定的原有城市特征，所以必须要借助人工设计思维来生成，于是我们收集了挪威本地的户型图，以同样的手法借助机械学习，将户型图拆散出三个核心的参数：连接性、占地及朝向，和功能泡泡筒。将其提取出来然后反过来对这三个参数进行界定就能得到想要的户型图。
空间存在的另一个问题就是垂直向的排布问题，因为城市空间有限，所以我们想到可以将原本平铺在地上的体量往垂直方向走，所以想到了用一个核心主干将小块离散到周围的方式，在这个结构中，交通、取暖等基本需求在底部，市场在中下部，居住在中上部，最上面的是研究所雷达站等功能体块。
垂直向排布体块分区
完成这些之后下一步就是把生成的块更理性更合理进行排布，在这里我们借助了遗传算法同时进行了一些规划。做了如下图的模型。
成型效果
长期存在的人类经济最大化和自然环境之间的矛盾导致了气候难民，这个模型是不是不局限于北极，也可以应用于其他地方？这是我们在得到模型之后仍在思考和探索的问题。